用單擺測(cè)量重力加速.ppt

實(shí)驗(yàn)2使用單擺來(lái)測(cè)量重力加速度。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖怯懻搶?shí)驗(yàn)儀器的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)原理。實(shí)際上，1 .練習(xí)用秒表或周期測(cè)試儀和米尺測(cè)量單擺的周期和擺長(zhǎng)；2.求出局部重力加速度g的值；3.考察單擺系統(tǒng)誤差對(duì)重力加速度測(cè)量的影響。實(shí)驗(yàn)儀器、單擺游標(biāo)卡尺(見實(shí)驗(yàn)1)秒表或周期測(cè)試儀鋼卷尺乒乓球、米尺、擺球、立柱、擺角指示、立柱垂直調(diào)節(jié)螺釘、底座、平面鏡、周期測(cè)試儀簡(jiǎn)介，儀器面板結(jié)構(gòu)如圖所示，(3)打開電源，時(shí)間顯示框顯示“是”，幾秒鐘后，(4)按下“周期數(shù)/時(shí)間”按鈕，選擇周期數(shù)1、10、20、30中的一個(gè)，相應(yīng)的指示燈亮。再次按下“開始測(cè)量”按鈕，時(shí)間顯示框顯示“是”，測(cè)量狀態(tài)開始。當(dāng)有信號(hào)時(shí)，循環(huán)編號(hào)顯示在循環(huán)編號(hào)顯示框中，時(shí)間顯示框中顯示“00YE”。當(dāng)測(cè)量在周期數(shù)顯示框中預(yù)先選擇的周期數(shù)時(shí)，儀器自動(dòng)停止測(cè)量，測(cè)量的時(shí)間顯示在時(shí)間顯示框中。(5)按下“循環(huán)次數(shù)/時(shí)間”按鈕，依次提取小于所選循環(huán)次數(shù)的循環(huán)次數(shù)。如果選擇的周期數(shù)為“10”，則可以提取周期數(shù)為1和10的時(shí)間。使用方法(1)首先將光電開關(guān)連接線插入“信號(hào)輸入”端口，調(diào)整光電開關(guān)。(2)將電源線插入儀器后面的電源插座，并將保險(xiǎn)絲安裝在電源插座中。實(shí)驗(yàn)原理，用不可延伸的光線懸掛一個(gè)小球，以小角度擺動(dòng)就構(gòu)成了單擺。讓球的質(zhì)量為，從質(zhì)心到鐘擺支點(diǎn)o的距離為。作用在球上的切向力總是指向平衡點(diǎn)。當(dāng)角度很小時(shí)，切向力是，根據(jù)牛頓第二定律，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程是，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)和運(yùn)動(dòng)方程?？梢灾?，簡(jiǎn)諧振動(dòng)的角頻率的平方等于，因此得出結(jié)論，為了減小測(cè)量誤差，在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量連續(xù)周期時(shí)間。由于和是常數(shù)，不確定度傳遞公式為、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1。測(cè)量重力加速度g (1)用米尺測(cè)量擺線的長(zhǎng)度；(2)用游標(biāo)卡尺沿?cái)[線方向測(cè)量單擺球的直徑，計(jì)算球的半徑；擺的擺動(dòng)長(zhǎng)度是。(3)測(cè)量當(dāng)前條件下連續(xù)擺動(dòng)次數(shù)的時(shí)間，代入公式(3-4)求出g值。要求重復(fù)測(cè)量4次(或用循環(huán)測(cè)試儀測(cè)量循環(huán))。(4)利用不確定度傳遞公式計(jì)算了廣義不確定度。(5)正確選擇和的值，力爭(zhēng)使測(cè)量的G值的相對(duì)不確定度小于0.5%。根據(jù)單擺理論，單擺擺線的質(zhì)量應(yīng)該很小，這意味著擺線的質(zhì)量應(yīng)該比單擺的質(zhì)量小得多。普通實(shí)驗(yàn)室單擺擺線的質(zhì)量小于錘質(zhì)量的0.3%，對(duì)重力測(cè)量的影響很小，因此在實(shí)驗(yàn)條件下感覺不到這種影響。為了感受擺線質(zhì)量對(duì)單擺周期的影響，應(yīng)該用粗?jǐn)[線來(lái)測(cè)量，這樣每米擺線的質(zhì)量大約是單擺的1/30！在實(shí)驗(yàn)中，用擺和擺線代替，使擺線的質(zhì)量達(dá)到擺的質(zhì)量，重復(fù)步驟1中的測(cè)量，并與第一次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較。3.考察空氣浮力對(duì)重力測(cè)量的影響在單擺理論中不考慮空氣浮力的影響。實(shí)際上，擺錘是鐵做的，它的密度比空氣的密度高得多，所以浮力效應(yīng)在上面的測(cè)量中不能顯示出來(lái)。為了顯示浮力的影響，有必要選擇一個(gè)平均密度小的鐘擺。在實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)乒乓球被一根細(xì)線吊起作為單擺來(lái)測(cè)量重力，并與上面的結(jié)果“1”進(jìn)行比較。1.你為什么需要測(cè)量